Towards autonomy, self-organisation and learning in holonic manufacturing

This paper intends to discuss self-organisation and learning capabilities in autonomous and cooperative holons that are part of a holonic manufacturing control system. These capabilities will support the dynamic adaptation of the manufacturing control to the manufacturing evolution and emergency, specially the agile reaction to unexpected disturbances

ADACOR: a holonic architecture for agile and adaptive manufacturing control

In the last decades significant changes in the manufacturing environment have been noticed: moving from a local economy towards a global economy, with markets asking for products with higher quality at lower costs, highly customised and with short life cycle. In these circumstances, the challenge is to develop manufacturing control systems with intelligence capabilities, fast adaptation to the environment changes and more robustness against the occurrence of disturbances. This paper presents an agile and adaptive manufacturing control architecture that addresses the need for the fast reaction to disturbances at the shop floor level, increasing the agility and flexibility of the enterprise, when it works in volatile environments. The proposed architecture introduces an adaptive control that balances dynamically between a more centralised structure and a more decentralised one, allowing combining the global production optimisation with agile reaction to unexpected disturbances

Towards Holonic Academia: The theoretical framework and literature review

The author is interested to develop a holonic model for the management of higher learning institutions. Though the idea of holons or holonic systems introduced by Arthur Koestler in 1967 has been adopted into many fields of study over these decades, it is still rarely attempted on educational management. Such a remarkable gap in past research motivates the author to come up with a practical model called “Holonic Academia” (HOLACA) that can help enhance university processes to survive the greatly challenging industry of higher education. By and large, the major processes within a university encompass strategic planning, operational management, academic research, teaching, and learning. There are four academic facets to be brought together in this particular research, namely psychology, pedagogy, rationality, and relations (2P2R). At the very outset of constructing the HOLACA, a critical review of literature is needed so as to map out the theoretical framework. Keywords: higher education, holonic model, literature revie

An agile and adaptive holonic architecture for manufacturing control

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. 2004. Faculdade de Engenharia. Universidade do Port

A formal validation approach for holonic control system specifications

The holonic manufacturing paradigm allows a new approach to the emergent requirements faced by the manufacturing world, through the concepts of modularity, decentralisation, autonomy, re-use of control software components. The formal modelling and validation of the structural and behavioural specifications of holonic control systems assumes a critical role. This paper discusses the formal validation of the Petri Net models designed to represent the behaviour and specifications of the holon classes defined at ADACOR architecture

A Combination of Workforce Sizing Plan and Worker Selection Guide with the Holonic Control Paradigm

The Holonic Workforce Allocation Model (HWM) is a dual-level advisory model using the concepts of Holonic Manufacturing Systems (HMS). The quantitative and pre-active level is termed as Workforce Sizing Plan (WOZIP), whereby the number of workers required for a production period can be forecasted. The resultant group of workers, in a case-by-case fashion, are continually assigned to parallel series of production tasks considering the individual skill and task urgency factors, at the qualitative and reactive level called Worker Selection Guide (WOSEG). When developing such an integrated model, four holonic control attributes need to be observed, namely real-time control, event-driven control, intelligent control, and distributed control. These control attributes help ensure the effective and sustainable improvement of factory processes, for which the strengths of and the interactions between holonic elements are discussed in this paper. Keywords: Holonic control, workforce sizing, worker selectio

Analysis and evaluation of multi-agent systems for digital production planning and control

Industrial manufacturing companies have different IT control functions that can be represented with a so-called hierarchical automation pyramid. While these conventional software systems especially support the mass production with consistent demand, the future project “Industry 4.0” focuses on customer-oriented and adaptable production processes. In order to move from conventional production systems to a factory of the future, the control levels must be redistributed. With the help of cyber-physical production systems, an interoperable architecture must be, implemented which removes the hierarchical connection of the former control levels. The accompanied digitalisation of industrial companies makes the transition to modular production possible. At the same time, the requirements for production planning and control are increasing, which can be solved with approaches such as multi-agent systems (MASs). These software solutions are autonomous and intelligent objects with a distinct collaborative ability. There are different modelling methods, communication and interaction structures, as well as different development frameworks for these new systems. Since multi-agent systems have not yet been established as an industrial standard due to their high complexity, they are usually only tested in simulations. In this bachelor thesis, a detailed literature review on the topic of MASs in the field of production planning and control is presented. In addition, selected multi-agent approaches are evaluated and compared using specific classification criteria. In addition, the applicability of using these systems in digital and modular production is assessed

A framework for distributed manufacturing applications

The new organisational structures used in world wide manufacturing systems require the development of distributed applications, which present solutions to their requirements. The work research in the distributed manufacturing control leads to emergent paradigms, such as Holonic Manufacturing Systems (HMS) and Bionic Manufacturing Systems (BMS), which translates the concepts from social organisations and biological systems to the manufacturing world. This paper present a Framework for the development of distributed manufacturing applications, based in an agent-based architecture, which implements some Holonic and Bionic Manufacturing Systems concepts

Background, Systematic Review, Challenges and Outlook

Publisher Copyright: © 2013 IEEE. This research is supported by the Digital Manufacturing and Design Training Network (DiManD) project funded by the European Union through the Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks (H2020-MSCA-ITN-2018) under grant agreement no. 814078The concept of smart manufacturing has attracted huge attention in the last years as an answer to the increasing complexity, heterogeneity, and dynamism of manufacturing ecosystems. This vision embraces the notion of autonomous and self-organized elements, capable of self-management and self-decision-making under a context-aware and intelligent infrastructure. While dealing with dynamic and uncertain environments, these solutions are also contributing to generating social impact and introducing sustainability into the industrial equation thanks to the development of task-specific resources that can be easily adapted, re-used, and shared. A lot of research under the context of self-organization in smart manufacturing has been produced in the last decade considering different methodologies and developed under different contexts. Most of these works are still in the conceptual or experimental stage and have been developed under different application scenarios. Thus, it is necessary to evaluate their design principles and potentiate their results. The objective of this paper is threefold. First, to introduce the main ideas behind self-organization in smart manufacturing. Then, through a systematic literature review, describe the current status in terms of technological and implementation details, mechanisms used, and some of the potential future research directions. Finally, the presentation of an outlook that summarizes the main results of this work and their interrelation to facilitate the development of self-organized manufacturing solutions. By providing a holistic overview of the field, we expect that this work can be used by academics and practitioners as a guide to generate awareness of possible requirements, industrial challenges, and opportunities that future self-organizing solutions can have towards a smart manufacturing transition.publishersversionpublishe

Recursos geológicos de Trás-os-Montes – Passado, presente e perspetivas futuras

Em consequência da sua evolução ao longo da história da Terra, a região de Trás-os-Montes e Alto Douro possui uma grande diversidade de recursos geológicos. Alguns deles foram explorados pelo Homem em diferentes momentos da sua História. Este livro pretende contribuir para o conhecimento, valorização e promoção dos recursos geológicos e do património associado à sua exploração no passado; pois estamos convencidos de que uma eficiente exploração de alguns destes recursos, juntamente com a valorização turística do património geológico-mineiro, muito pode contribuir para dinamizar a economia da região. A Península Ibérica é constituída por formações rochosas que resultam da ação dos processos geotectónicos e dos fenómenos atmosféricos ao longo de mais de 500 milhões de anos (Ma). Neste contexto, Trás-os-Montes é uma região particularmente privilegiada pois é possível encontrar aqui a marca de grande parte dos fenómenos geológicos decorridos desde, ou mesmo antes, do princípio da formação da cadeia montanhosa Hercínica, ou Varisca, ocorrida na Era paleozoica. Uma dessas marcas é o maciço de Bragança e Morais, resultante da instalação de mantos de carreamento por obducção, testemunho da colisão continental então ocorrida. Neste maciço encontram-se rochas únicas com origem na crosta continental inferior e no manto, como é o caso dos Granulitos do Tojal dos Pereiros (Bragança) que, tal como se verá neste livro, poderão ser das rochas mais antigas da Terra com cerca de 1000 Ma. Neste livro procura-se fazer uma síntese dos vários depósitos minerais metálicos e não metálicos assim como das massas rochosas, com interesse económico, resultantes da sequência dos vários processos geológicos ocorridos desde o início do ciclo orogénico Hercínico até aos dias de hoje como, por exemplo, a erosão, o transporte, a sedimentação, o metamorfismo, o magmatismo e a deformação tectónica. Outra consequência da evolução geodinâmica são as inúmeras nascentes de água mineral natural com propriedades sulfúreas, gasocarbónica ou bicarbonadas sódicas, ligadas a mineralizações em grande profundidade ao longo das falhas, de orientação NNE-SSW, de Manteigas – Vilariça – Bragança e Penacova – Régua – Vila Real – Verin. O sistema de fraturas resultante do relaxamento de tensões orogénicas ocorrido na Era Mesozoica, condicionou também a instalação da rede hidrográfica atual e, juntamente com o processo erosivo iniciado no Pérmico, são os grandes responsáveis pelas magníficas paisagens de Trás-os-Montes e Alto Douro. Devido às suas propriedades terapêuticas conferidas pela suas características naturais de mineralização, algumas águas de origem profunda (Águas Minerais Naturais) são aproveitadas em termalismo de bem-estar ou terapêutico, podendo ainda ser, concomitantemente ou não, disponibilizadas engarrafadas. Neste livro apresenta-se o importante testemunho das práticas de exploração e gestão das concessões hidrominerais das empresas VMPS – Águas e Turismo, S.A. e UNICER Aguas, S.A, detentoras das marcas Pedras Salgadas, Salus Vidago, Melgaço e Vitalis. Os recursos minerais da região transmontana foram explorados pelo Homem desde tempos remotos. Como se verá neste livro, existem evidências da prática da metalurgia desde o VI milénio a.C. São também conhecidos os vestígios de uma intensa mineração deixados pelos romanos como, por exemplo, em Três Minas (ouro), Montesinho (ouro) e Moncorvo (ferro). Contudo, foi sobretudo na época moderna, com destaque para o período compreendido entre meados do século dezanove e o fim do século vinte, que a atividade mineira em Trás-os-Montes teve o seu apogeu. São ainda bem evidentes na nossa paisagem as ruinas dessa indústria que as pessoas mais velhas recordam com alguma saudade. As minas mudaram a realidade de muitas comunidades do interior transmontano pois trouxeram desafogo económico e desenvolvimento social para além de as retirarem do isolamento ancestral a que estavam votadas. A progressiva globalização das economias integrou a nossa indústria extrativa, muito desprotegida, em mercados muito competitivos para os quais não estava preparada. Em consequência, grande parte das minas portuguesas pararam a sua atividade entre as décadas de setenta e noventa do século passado. O encerramento das minas deixou por vezes um legado bastante negativo com instalações abandonadas, lugares poluídos, comunidades enfraquecidas pela emigração, infraestruturas degradadas e consequente contração económica. Felizmente, a maior parte dos passivos ambientais e de segurança têm sido progressivamente revertidos em consequência das prioridades definidas pela União Europeia (EU). A empresa estatal EDM (Empresa de Desenvolvimento Mineiro, S.A.) é responsável desde 2001 pelas intervenções ambientais e de segurança nas antigas explorações mineiras portuguesas. Neste livro dá-se conta da sua atuação em Trás-os- -Montes, nomeadamente em Jales, onde o ouro foi explorado até à última década do século passado. Com este livro pretende-se também fazer uma reflexão sobre a possível valorização em termos económicos do vastíssimo património mineiro existente na região. Para tal apresenta-se o testemunho do Museu do Ferro e da Região de Moncorvo que foi um dos projetos pioneiros no país a fazer a divulgação da atividade mineira e com isso contribuir diretamente para o desenvolvimento local através da procura turística. Apresenta-se também o exemplo do projeto Roteiro das Minas e Pontos de Interesse Mineiro e Geológico de Portugal que promove turisticamente algum do património mineiro e geológico do nosso país. O futuro da indústria extrativa em Trás-os-Montes é imprevisível. A sua evolução depende muito da conjugação de fatores que dependem da evolução dos mercados mundiais das matérias-primas e das grandes opções económica e estratégicas para o nosso país. Nos últimos anos tem-se verificado algum dinamismo no setor através dos contratos de prospeção e pesquisa pedidos junto da Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG). Esta atividade tem refletido o aumento da procura de minérios como o ferro, o ouro, o volfrâmio ou o lítio. Nalguns casos esta procura poderá resultar de alguma instabilidade política nos países produtores que condiciona as necessidades de matéria-prima por parte das grandes economias como a China. Noutros casos, dever-se-á à importância estratégica que lhes é atribuída em função dos desenvolvimentos tecnológicos, como é o caso do lítio na produção de baterias elétricas. Devido ao destaque e ao potencial atualmente associado a este minério, apresenta-se também neste livro uma exposição sobre os recursos de lítio existentes na região transmontana. Para além de terem um impacto direto na economia regional, estas últimas campanhas de prospeção permitiram também conhecer melhor a diversidade, a extensão e a génese dos recursos minerais de Trás-os-Montes. Referimos como exemplo o jazigo de ferro de Moncorvo que, embora tenha já sido bastante estudado no passado e como tal considerado um dos maiores da Europa, foi novamente objeto de estudo através da aplicação de novas técnicas de prospeção e de investigação científica de que damos conta neste livro. A concretização dos objetivos a que este livro se propõe, nomeadamente, a divulgação, promoção e valorização dos recursos geológicos de vasta região transmontana, só é possível através do contributo individual dos vários autores que aceitaram o nosso convite e aos quais estamos muito gratos. Aproveitamos também para agradecer às suas instituições e empresas de origem, nomeadamente, à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), à Universidade do Minho (UM), à Companhia Portuguesa do Ferro S.A. (CPF), ao Super Bock Group, ao Projeto Arqueológico da Região de Moncorvo (PARM), ao Centro de Investigação Transdisciplinar: Cultura Espaço e Memória (CITCEM), à Direção Regional de Cultura do Norte (DRCN), à Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG) e ao Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvo. O nosso muito obrigado também aos Geólogos Carlos Rosa, Pedro Santos e Antunes da Silva e ao Engenheiro José Nunes de Almeida pelos seus empenhos pessoais na concretização deste projeto. Por fim, agradecemos ao Atilano Suarez o excelente trabalho de design e paginação deste livro. O livro está dividido em duas partes. A primeira, intitulada Diversidade e Importância dos Recursos Geológicos, apresenta uma síntese dos principais recursos minerais existentes na região, com destaque para os recursos de lítio, ferro e águas minerais naturais. A segunda parte intitulada Perspetiva Histórica e Potencial Turístico do Património Geológico e Mineiro, aborda a mineração ao longo da História e apresenta alguns contributos para a valorização do património mineiro e geológico da região.Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio